大型铺管船冷却水系统设计_黄文威.pdf
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1、 72 船舶标准化工程师 2023/3 大型铺管船冷却水系统设计大型铺管船冷却水系统设计1 1 黄文威,曲庆亮,于富强(上海振华重工(集团)股份有限公司,上海 200125)摘 要:摘 要:为提高复杂冷却水系统的设计合理性,基于某大型铺管船,从设备选型、动力定位、设备功能及布置位置等4 方面对冷却水用户进行分析,并探讨冷却水系统的设计要点。研究成果可为船舶与海洋工程装备冷却水系统的设计提供一定参考。关键词:关键词:铺管船;冷却水系统;系统设计 中图分类号:中图分类号:U664.814 文献标志码:文献标志码:A DOI:10.14141/j.31-1981.2023.03.018 Design
2、 of Cooling Water System for Large Pipe-Laying Vessel HUANG Wenwei,QU Qingliang,YU Fuqiang(Shanghai Zhenhua Heavy Industry Co.,Ltd.,Shanghai 200125,China)Abstract:In order to improve the design rationality of complex cooling water system,based on a large pipe-laying vessel,the cooling water users ar
3、e analyzed from 4 aspects:equipment type,dynamic positioning,equipment function,and layout position,and the design points of the cooling water system are discussed.The research results can provide some references for the design of cooling water systems for ships and marine engineering equipment.Key
4、words:pipe-laying vessel;cooling water system;system design 基金项目:上海市优秀技术带头人计划资助项目(19XD1433400)作者简介:黄文威(1987),男,工程师。研究方向:船舶与海洋工程轮机设计。0 引言引言 某大型深水起重铺管船配备5 000 t全回转起重机,J-Lay、S-Lay 等 2 型铺管系统,8 点锚泊定位系统,可实现单船浅水、深水、超深水铺管作业。铺设管径范围覆盖660英寸(1英寸=0.025 4 m),铺管最大水深为 3 000 m。此外,铺管船还配备 3级动力定位(Dynamic Positioning 3,
5、DP3)系统和直升机起降平台。铺管船的强大功能来自其配备的众多设备,出于优化设备体积和提高冷却效率的考量,这些设备大多采用水冷。这些设备数量众多,类型复杂,冷却参数各不相同,为确保设备的正常运行,需要对铺管船冷却水系统进行合理设计1。基于某大型铺管船,从设备类型、动力定位、设备功能及布置位置等4 方面对冷却水用户进行分析,并探讨冷却水系统的设计要点。1 分类分析分类分析 本文研究的大型深水起重铺管船搭载了大量的作业设备,从艏部到艉部具有水冷需求的设备数量超过250 件,下面分别从设备类型、动力定位、设备功能及布置位置等4 方面对冷却水用户进行分类。1.1 设备类型分类设备类型分类 根据设备类型
6、的不同,铺管船冷却水用户可分为船舶设备和作业设备。1)船舶设备:保障船舶正常运行和人员正常生 技术交流 Technical Communication 2023/3 船舶标准化工程师 73 活的设备,如主发电机及其辅助设备、推进器及其辅助设备、空压机和空调冷藏设备等。2)作业设备:体现船舶功能和施工能力的设 备,如锚泊定位绞车、A&R 绞车系统、S-Lay 铺管设备和J-Lay 铺管设备等。设备类型分类情况及参数信息见表1。表1 设备类型分类情况及参数信息 序号 类别 数量/件数量占比/%总散热量/kW散热量占比/%总冷却水量/(m3/h)冷却水量占比/%1 船舶设备107 41.8 52 9
7、80.3 76.44 3 949.7 61.22 2 作业设备149 58.2 16 326.6 23.56 2 501.9 38.78 1.2 动力定位分类动力定位分类 根据是否为 DP 系统服务,铺管船冷却水用户可分为DP相关设备和非DP 相关设备。1)DP 相关设备:铺管船满足 DP 要求,部分船舶设备需要根据 DP 要求进行冗余设计,如主发电机及其辅助设备、推进器及其辅助设 备等。2)非DP相关设备:主要包括作业设备和部分不需要满足DP 要求的船舶设备。动力定位分类情况及参数信息见表2。表2 动力定位分类情况及参数信息 序号 类别 数量/件 数量占比/%总散热量/kW散热量占比/%总冷
8、却水量/(m3/h)冷却水量占比/%1 DP相关设备 99 38.67 49 590.9 71.55 3 372.0 52.27 2 非DP相关设备157 61.33 19 716.0 28.45 3 079.6 47.73 1.3 设备功能分类设备功能分类 根据设备功能的不同,铺管船冷却水用户可分 为主发电机及其辅助设备、空调冷藏设备等12 个类别,具体见表3。表3 设备功能分类情况及参数信息 序号 类别 数量/件 总散热量/kW 总冷却水量/(m3/h)1 主发电机及其辅助设备 24 44 352.0 2 412.0 2 空调冷藏设备 27 09 053.5 1 559.4 3 作业变压器
9、变频器 14 03 661.2 0 632.2 4 推进器及其辅助设备 42 03 539.0 0 642.6 5 铺管作业设备 4 02 400.0 0 408.0 6 A&R绞车 53 01 653.0 0 253.1 7 定位绞车 28 01 620.0 0 209.2 8 J-lay 设备 34 01 457.4 0 134.4 9 作业空压机 8 00 779.7 0 045.1 10 配电间变压器 6 00 280.2 0 073.5 11 S-lay 设备 3 00 261.3 0 045.0 12 其他辅助设备 13 00 249.6 0 037.0 合计 256 69 306
10、.9 6 451.6 74 船舶标准化工程师 2023/3 1.4 布置位置分类布置位置分类 该船总长约200 m,若将布置在艏部和艉部的设备均设计在一个冷却水系统中,系统的管路过长,将导致管道内的阻力损失过大2。此外,为满足系统内各个冷却水用户对冷却水量和压力的需求,系统的冷却水泵需要很大的排量和压头。因此,包含所有设备的冷却水系统设计方案不仅会增加建造成本,还不利于系统的后期维护和保养。在进行冷却水系统设计时,要参考冷却水用户的布置位置,采用就近原则进行设计。根据布置位置的不同,铺管船冷却水用户可分为艏部设备和艉部设备,见表 4。表4 布置位置分类情况及参数信息 序号 类别 数量/件数量占
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